氮塞的形成与处理

1、粗氩塔氮塞的形成及处理一、氮塞定义所谓“氮塞”是指在氩馏份气体中因含氮量过高，使粗氩塔无法正常工作的现象。 因氮气的沸点较低，粗氩塔顶部浓缩后的氮及粗氩气的混合物中氮组分偏高，使其冷凝 温度下降，与富氧液空之间的传热温差变小，使得不冷凝的氮气充斥在冷凝器中粗氩侧， 氩气冷凝量大幅下降，甚至氩气不能冷凝造成冷凝器无法正常工作，粗氩塔顶部没有回 流的液体，破坏了粗氩塔的精馏，氩馏分进入粗氩塔的量减少。随着气态氩馏份抽出量 减小，上塔上升蒸汽量增加，回流比减少，氧纯度提高，使得氩馏份中含氮量减少，于 是又造成氧含量超标，粗氩冷凝蒸发器温差又会扩大，粗氩塔回流液体量增加，馏份抽 出量将自动增大，上塔上

2、升蒸汽量减少，回流比增加，氩馏份中含氮量又随之增大。这 样反复变化，使粗氩塔无法工作。二、氮塞形成的原因在正常工况下，氩馏分氧含量设计值为91.91 %,氩为8.08%。操作中以AI4309监 测氩馏分中氩气含量，正常指标为8-12%。以PDI4313监测粗氩塔阻力，正常值为0.5 1KPa，变送器测量范围为0-6KPa。发生氮塞最直接的判断，是粗氩塔阻力PDI4313测量值下降；其次，是氩馏分氧含 量下降到某个值（即AI4309值超过12%）;再次，粗氩塔顶温度设计值为-183C，该点 温度下降，说明含氮量增加；氧气、氮气产量，入塔空气量和压力的改变，空气纯化系统的切换，都会引起氩馏 份组份

3、的变化。2. 1.产品氧气量波动大在本内压缩流程中，氧气取出量大，导致高压主换热器中部温度（膨胀机空气）和 冷端高压正流空气温度降低、液化量增加，使进入下塔的空气含湿量大，下塔液空纯度 稍降低。原因主要有3个方面：高压液体空气量增加（气化率也下降），L/V增加、下 塔贫液空含氧量（正常为23.39%）下降，通过HV4304进入上塔后氩馏分氧含量降低； 高压液体空气量增加，下塔回流比增大，富氧液空氧纯度降低，也会导致氩馏分氧含 量降低；下塔液位为自动调节，下塔液体量增加，调节阀LV4301会开大，下塔 进入上塔的液体量增加，上塔回流比增大。氩馏分氧含量降低。氧气量波动大的原因主要有两个：由于氧气

4、送给气化用户，受气化负荷调整影 响调节；由于氧气流量调节阀FV4339A/B选型偏大或PID参数设置上的原因，偏离 最佳调节范围，无法实现稳定调节，导致氧气流量波动比较大。使氧气送出量较大， 导致氩馏分氧含量降低，氩馏分氮含量增加，易引起粗氩塔氮塞。纯化系统切换纯化系统切换至KV3209充压时，进入主塔的空气量会发生波动，从而影响氩馏 分氧含量。在吸附器升压过程中，进入主塔的空气量会减少，若空压机导叶采用流量自 动调节，导叶不会开大，故有的厂家在入口导叶压力或流量控制器的基础上，在纯化 器均压时增加了预开调节功能、或采用手动补偿的方式，使进入主塔的空气量达到正常。但在吸附器升压结束时，进入主塔

5、的空气量高于正常值较多，空压机导叶关得比较 快，由于流量测量滞后，导叶的开度小于正常值，使进入主塔的过热空气量减少，下 塔L/V增加，从而造成氩馏分氧含量降低，氩馏分氮含量增加，引起粗氩塔氮塞。由于氩馏分氧含量变化主要是因吸附器升压、使进入主塔的空气量减少和空压机导 叶调节引起的，故一方面可把吸附器升压时间适当延长，减少升压造成的影响；另一 方面调整空压机导叶调节的PID参数，使空压机导叶开关速度变小，从而使进入主 塔的空气量波动较小，减少对主塔工况的影响。2。3.液氮送出量减少液氮送液氮洗装置量因故中断或减少，下塔的液氮量及下塔回流比增加，液空纯 度降低。这些液氮增加的量最终通过液空调节阀L

6、V4301进入上塔，这时上塔回流 比增加，氩馏分氧含量降低，氩含量增加。因这部分外送量较小，单套仅800Nm3/h, 故其影响相对较小。外送氮气产量增加氮气送氮压机到氨合成及液氮洗、到净化系统的氮气量，由FV4335A/B,FV4336的控 制，当送出量增加，到主冷的氮气减少，使主冷热负荷减少。一方面，冷凝的液氮减少， 下塔回流比下降，液空纯度上升；随后到上塔的富氧液空量也减少，导致上塔回流液也 下降。另一方面，氧侧的蒸发量减少，上塔上升蒸汽量减少，因调节反应的滞后、下塔 到上塔的液流量暂时没有减少，主冷液面有所上涨，同时上塔的回流比上升，故氩馏分 氧气纯度首先是减少的。在这一短时间内也容易形

7、成氮塞。故在操作中，应尽量保持外送氮气流量的稳定。污氮采出量的减少随污氮采出量减少，上塔回流比增加，氩馏分氧含量下降。导致污氮采出量减少的 原因，主要是污氮管路阻力降的增加：如水冷塔液位高、水冷塔液体喷淋密度异常；污 氮放空阀开不到位等情况，此时应伴随着上塔压力上升的现象。粗氩塔液空液面过高、液空蒸气量过大若LIC4309设定值过高，粗氩冷凝器热负荷增加，表现为液空蒸汽量增加，PI4303 测量值增加。说明粗氩塔超负荷运行。当氩馏分氧含量低于90%，进入粗氩塔的氮量 就会较多，造成粗氩塔氮塞。入塔空气量的减少运行过程中，因阀门泄漏（如空压机防喘振阀关不死）、环境温度或循环水升高等原 因导致空压

8、机打气量下降，空压机出口阻力降增加（阀门卡塞、空冷塔水位高、液泛、 换热器通道被堵塞、分子筛粉化严重、下塔操作压力升高）导致工作点向左移动使打气 量下降等。其氮塞形成的机理同2.2.三、氮塞的纠正与预防粗氩冷凝器控制合理的液空液面粗氩塔冷凝器热负荷是根据粗氩塔阻力PDI 4313来判断、通过调整富氧液空液面 LI4309来实现，它将影响粗氩的产量及纯度。开大LV4309阀，富氧液空液面升高，冷 凝器的热负荷增加，抽取氩馏份流量增加，反之减少。氩馏份流量也不可过大，过大不 但影响粗氩塔的正常精馏，也会影响主塔的精馏工况。所以在操作过程中，应根据 PDI4313的变化来调整一个最佳的液面高度。保持主冷液位及氧纯度的稳定监控主冷上下层氧气纯度AI4303/AI4305，调整主塔工艺维持氧纯度稳定，根据经 验数据，氧纯度波动0.1%,氩馏分中氩含量将波动1%。主冷液位的波动，其实质是反 映了主冷热负荷的变化及上升蒸汽量的变化。氮塞形成前，通过调整低压氧气送出量来抵消工艺波动的影响当AI4309测量值偏高，阻力降PDI4313偏低时，将FIC4333投手动或减小给定值， 减少低压氧气送出量，使上塔提馏段上升气增加，回